Utilizando apenas a tabela periódica, coloque cada conjunto de átomos em ordem crescente de raio: a) Ca, Mg, Be ; b) Ga, Br, Ge ; C) Al, Tl, Si. a) Por que os cátions monoatômicos são menores que seus átomos neutros correspondentes? b) Por que os ânions monoatômicos são maiores que seus átomos neutros correspondentes? c) Por que o tamanho dos íons aumenta ao descermos uma coluna da tabela periódica?

Passo 1

O enunciado pede para, usando apenas a tabela periódica, ordenar três conjuntos de átomos em ordem crescente de raio atômico e depois responder três perguntas sobre raios iônicos:
  • Parte prática:
    a) Ca, Mg, Be
    b) Ga, Br, Ge
    c) Al, Tl, Si
  • Parte teórica:
    a) Por que cátions monoatômicos são menores que seus átomos neutros?
    b) Por que ânions monoatômicos são maiores que seus átomos neutros?
    c) Por que o tamanho dos íons aumenta ao descermos uma coluna?
    Para resolver, vamos usar as tendências de raio atômico na tabela periódica: desce-se um grupo to o raio aumenta; avança-se num período (da esquerda para a direita) to o raio diminui.

Passo 2

Item (a): Ca, Mg, Be estão todos no grupo 2, em períodos 4, 3 e 2, respectivamente. Descendo um grupo, o raio atômico cresce porque há mais camadas eletrônicas. Logo, em ordem crescente de raio:
Be < Mg < Ca

Passo 3

Item (b): Ga, Ge, Br estão no mesmo período ( 4), em grupos 13, 14 e 17. Ao avançar num período, aumenta a carga nuclear efetiva, puxando mais fortemente os elétrons e diminuindo o raio. Portanto, em ordem crescente de raio:
Br < Ge < Ga

Passo 4

Item (c): Al, Tl, Si estão todos no grupo 13, em períodos 3, 6 e 3. Descendo o grupo, adiciona-se camadas e o raio cresce. Entre Al e Si, Si está mais à direita no período, então seu raio é menor. Assim, em ordem crescente de raio:
Si < Al < Tl

Passo 5

Por que cátions monoatômicos são menores que seus átomos neutros correspondentes?
Quando um átomo perde elétrons para virar cátion, ele reduz o número de elétrons na mesma camada, diminuindo a repulsão entre eles. Além disso, a carga nuclear efetiva sobre cada elétron remanescente aumenta, puxando-os para mais perto do núcleo e reduzindo o raio.

Passo 6

Por que ânions monoatômicos são maiores que seus átomos neutros correspondentes?
Ao ganhar elétrons, a repulsão entre eles aumenta na mesma camada, e a carga nuclear efetiva por elétron diminui, permitindo que a nuvem eletrônica se expanda. Isso faz o ânion ter raio maior que o átomo neutro.

Passo 7

Por que o tamanho dos íons aumenta ao descermos uma coluna da tabela periódica?
Descendo um grupo, adicionam-se níveis eletrônicos (camadas) sucessivas. Mesmo que a carga nuclear aumente, a distância média dos elétrons do núcleo cresce por causa dos novos níveis, tornando o raio iônico cada vez maior.

Resposta

(a) Be < Mg < Ca
(b) Br < Ge < Ga
(c) Si < Al < Tl
(a) Cátions são menores porque perdem elétrons, reduzindo repulsões e aumentando a atração nuclear eficaz.
(b) Ânions são maiores porque ganham elétrons, elevando repulsões e expandindo a nuvem eletrônica.
(c) Descendo uma coluna, ocorre acréscimo de camadas eletrônicas, o que aumenta o raio mesmo com maior carga nuclear.

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